锻压成型

⏹金属塑性成形工艺通常可分为

自由锻

模锻

板料冲压

挤压

轧制

拉拔

……

⏹塑性成形加工的不足之处是不能加工脆性材料(如铸铁)和形状特别复杂（特别是内腔

形状复杂)或体积特别大的零件或毛坯。它的设备投资较大，能源消耗较多。

⏹通常，机械制造业中用锻造(自由锻和模锻)来生产高强度、高韧度的机械零件毛坯，

如重要的轴类、齿轮、连杆类、枪炮管等；

⏹各种金属压力加工方法都是通过金属的塑性变形来实现的。金属受外力后首先产生

弹性变形，当外力超过一定限度后才产生塑性变形。

⏹金属材料经过锻压加工之后，其内部组织发生很大变化，使金属的性能得到改善和

提高

————压力加工方法的广泛使用的基础。

⏹塑性变形的实质是在外力的作用下金属内部的原子沿一定的晶面和晶向产生滑移的

结果。

这种由于塑性变形的变形度增加，使金属的强度、硬度提高而塑性下降的现象称为加工硬化或冷作硬化。

⏹纯金属的再结晶温度T再与熔点T熔的大致关系是T再≈0.4T熔(单位为K)。

⏹再结晶完成后，若加热温度继续升高或加热时间延长，金属的晶粒便开始不断长大。

再结晶后金属的力学性能与再结晶晶粒度关系很大。晶粒越细小，金属的综合力学性能越好。

⏹金属在其再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形。冷变形加工后金属内部形成

纤维组织，变形后金属具有明显的加工硬化现象，所以冷变形的变形量不宜过大，避免工件撕裂或降低模具寿命。

冷变形加工具有精度高、表面质量好、力学性能好的特点，广泛应用于板料冲压、冷挤压、冷镦及冷轧等常温变形加工。

⏹自由锻、热模锻、热轧等都属于热变形的范畴。

⏹(2) 热变形加工可以使铸坯中的组织缺陷得到明显改善。

⏹例如，铸坯中粗大的柱状晶经热变形加工后能变成较细的等轴晶粒；气孔、缩松被

压实，使金属组织的致密度增加；某些合金钢中的大块碳化物被打碎并均匀分布；

可以消除金属材料的偏析，使成分均匀化。

⏹金属的锻造性是衡量材料经受压力加工时的难易程度的一种工艺性能。锻造性的好

坏常用金属的塑性和变形抗力两个指标来衡量。塑性高，变形抗力低，则锻造性好；

反之则锻造性差。

⏹金属的锻造性取决于金属的本质和变形条件。

一般来说，纯金属的塑性成形性能好于合金。

通常，合金元素的质量分数越高，钢的塑性成形性能也越差。

同一成分的合金，当组织结构不同时，其塑性成形性能也将有很大差别。固溶体组织的塑性成形性能好于化合物组织；单相组织的塑性成形性能比多相组织好；铸态的柱状晶和粗晶组织不如均匀细小的等轴晶粒的塑性成形性能好。当工具钢中有网状二次渗碳体存在时，钢的

塑性将大大下降

⏹1) 变形温度

⏹在一定条件下，随变形温度升高，原子动能增大，原子的热运动加剧，削弱了原子

间的结合力，减小了滑移阻力，使材料的变形抗力减小，塑性提高，材料的塑性成形性能较好。变形温度升高到再结晶温度以上时，使金属获得再结晶组织，形变强化不断被再结晶软化消除，使金属的加工性能得到改善。

⏹但是，金属的变形必须严格控制在规定的温度范围内。如果加热温度过高，会使晶

粒急剧长大，反而使金属的塑性下降，从而导致塑性成形性能也下降，这种现象称为“过热”。

⏹如果加热温度接近熔点，造成晶界氧化甚至熔化，使材料的塑性变形能力完全消失，

这种现象称为“过烧”。坯料如果过烧将报废。碳钢的锻造温度范围可依据Fe Fe3C

相图来确定。

当变形速度很大时，热能来不及散发，使变形金属的温度升高。这种现象称为“热效应”，它有利于提高金属的塑性，金属塑性变形能力也相应提高。

其中，低中碳钢（如Q195，Q235）；10，15，20，20Cr，40Cr，45钢；铜及铜合金、铝及铝合金等的锻造性能较好。

⏹低碳钢(如Q195，Q215，08，08F，10，15，20等）、奥氏体不锈钢、铜、铝等都有

良好的冷冲压成形性能。

⏹ 2.2.4金属变形的一般规律

⏹1) 体积不变规律因此，在每一工序中，坯料一个方向尺寸减小，必然在其他方向使

尺寸有所增加。在确定各工序间尺寸变化时，就可运用该规律。

自由锻基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转和切割等

⏹胎模不固定在锤头或砧座上，只是在使用时才放上去。

⏹模锻：上模固定在锤头，下模固定在砧座。

冲压基本工序可分为分离工序(如落料、冲孔、切断等)和变形工序(如拉深、弯曲等)两大类在拉力作用下，迫使金属坯料通过拉拔模孔，以获得相应形状与尺寸制品的塑性加工方法称为拉拔所示。拉拔是管材、棒材、异型材以及线材的主要生产方法之一

多向模锻是将坯料放于模具内，用几个冲头从不同方向同时或先后对坯料施加脉冲力，以获得形状复杂的精密锻件。

自由锻锻造工序的选取应根据工序特点和锻件形状来确定。一般而言，盘类零件多采用镦粗(或拔长 镦粗)和冲孔等工序；轴类零件多采用拔长、切肩和锻台阶等工序

模锻时金属坯料是在模锻模膛中成形的，因此模锻件尺寸较为精确，其公差和余量比自由锻件小得多。加工余量一般为1~4 mm，锻件公差一般在±(0.3~3) mm之间。

⏹长轴类锻件常用的基本工序是拔长、滚挤、弯曲、预锻和终锻等。当坯料的横截面

面积大于锻件最大横截面面积时，可只选用拔长工序；当坯料的横截面面积小于锻件最大横截面面积时，应采用拔长和滚挤工序。当锻件的轴线为曲线时，应选用弯曲工序。对于大批量生产、形状复杂、终锻成形困难的锻件，还需选用预锻工序，最后在终锻模膛中模锻成形。

⏹盘类锻件常用的基本工序是镦粗、终锻等。对于形状简单的盘类零件，可只选用终

锻工序成形。对于形状复杂、有深孔或有高筋的锻件，则应增加镦粗、预锻等工序。

⏹ 1. 锻件上不应有锥体或斜面结构

自由锻件上应避免加强筋、凸台、工字形截面